МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Б.А. Жаутиков, А.А. Айкеева, Г.Г. Таткеева, А.О. Искаков, Е.Г. Нешина
Лабораторный практикум
по электротехнике
Караганда 2010
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра электроснабжения и электротехники
Б.А. Жаутиков, А.А. Айкеева, Г.Г. Таткеева, А.О. Искаков, Е.Г. Нешина
Лабораторный практикум
по электротехнике
Утверждено ученым советом университета
в качестве учебного пособия
Караганда 2006
УДК 621.3 (076.5)
ББК 31.2 я7
л 12
Рекомендовано Редакционно-издательским советом университета
Рецензенты:
Э.И. Оганезов, кандидат технических наук, доцент кафедры «ТСС» КарГТУ, Т.Е. Султанбеков, зам. техн. директора Карагандинского завода электротехнического оборудования
В.Н.Нэмен, доцент, канд.техн.наук, член редакционно-издательского совета
Жаутиков Б.А.
(л 12 лабораторный практикум по электротехнике: Учебное пособие/ Жаутиков Б.А., Айкеева А.А., Таткеева Г.Г., Искаков А.О., Нешина Е.Г. Карагандинский государственный технический университет.–– Караганда: Изд-во КарГТУ, 2006–– 69 с
ISBN 9965
В учебном пособии представлены общеметодические рекомендации выполнения лабораторных работ на ПЭВМ по курсу «Электротехника», применена программа Electronics Workbench. Сформулированы требования к подготовке и выполнению работ.
По каждой лабораторной работе кратко изложены теоретические сведения, сформулирована цель и дано задание на исследование цепи, приведены методические указания по моделированию электрических схем и их анализу, подобраны вопросы для самоконтроля. Материал учебного пособия разработан на основе методики проведения лабораторных занятий в КарГТУ.
Учебное пособие составлено в соответствии с учебной программой курса «Электротехника» и предназначено для бакалавров технических направлений дневной, заочной, дистанционной форм обучения.
УДК 621.3
ББК 31.2
Карагандинский государственный
ISBN 9965 технический университет, 2006
Содержание
Введение………………………………………………………………………4
Лабораторная работа № 1
Инструкция по практическому применению программного
обеспечения Еlectronics Workbench (EWB) для выполнения
лабораторного практикума по курсу «Электротехника»…………………...5
Лабораторная работа № 2
Непосредственное применение законов Кирхгофа для расчета
электрической цепи…………………………………………………………..9
Лабораторная работа № 3
Исследование электрического состояния цепей с линейными
пассивными элементами при постоянном напряжении……………………18
Лабораторная работа № 4
Опытная проверка принципа наложения……………………………………24
Лабораторная работа № 5
Элементы цепей переменного тока………………………………………….28
Лабораторная работа № 6
Последовательное соединение R, L, C элементов………………………….37
Лабораторная работа № 7
Параллельное соединение R, L, C элементов…………………….………...43
Лабораторная работа № 8
Трехфазные цепи с соединением нагрузки в звезду………………………..51
Лабораторная работа № 9
Трехфазные цепи с соединением нагрузки в треугольник…………………60
Литература ……………………………………………………………………66
Введение
В курсе электротехники изучаются электрические и магнитные явления и их использование для практических целей.
Изучение дисциплины «Электротехника» является обязательной составной частью в подготовке технических бакалавров, использующих в своей работе электротехнические приборы и устройства.
Большое внимание в курсе «Электротехника» уделяется лабораторному практикуму, цель которого состоит в практическом подтверждении и обосновании теоретических сведений, полученных на лекционных занятиях.
Предлагаемое учебное пособие составлено для выполнения лабораторных работ на ПЭВМ, что позволит студентам самостоятельно составлять расчетную модель, интерпретировать получаемые результаты и, если потребуется уточнять расчетную модель. Тем самым в процессе выполнения лабораторных работ студенты приобретут навыки самостоятельного решения несложных вопросов исследовательского характера. В качестве программного обеспечения используется программа Electronics Workbench.
Правила выполнения лабораторных работ
1. Для ознакомления студентов с программой Electronics Workbench предусмотрена лабораторная работа № 1, дающая студентам представление о разнообразных элементах, предлагаемых программой, для сборки электрических схем.
2. Для выполнения лабораторной работы необходима домашняя подготовка, объем и содержание которой указываются в описании работ.
3. До проведения очередной работы преподаватель проводит индивидуальный опрос студентов, преследующий цель: выяснение степени подготовленности к данной работе каждого. Неподготовленные студенты к работе не допускаются.
4. Перед лабораторной работой каждый студент представляет отчет о проделанной работе на предыдущем занятии. Отчеты представляются каждым студентом в отдельности. Студенты, не представившие такого отчета, к проведению очередной работы не допускаются.
5. По окончании лабораторной работы результаты виртуальных опытов демонстрируют преподавателю, который после проверки подписывает черновики.
6. Отчет должен иметь титульный лист, на котором указываются наименование кафедры, курса, лабораторной работы, фамилия студента и номер его группы. Отчет также включает содержание работы, исследуемую схему, результаты расчетов, таблицы с результатами экспериментов, графики, анализ результатов и выводы. Отчет выполняется на листах формата А4, при вычерчивании электрических схем следует использовать условные обозначения в соответствии с ГОСТами.
Лабораторная работа № 1 Инструкция по практическому применению программного обеспечения Еlectronics Workbench (ewb) для выполнения лабораторного практикума по курсу «Электротехника»
Цель работы: изучить технику моделирования электрических схем, а также провести анализ посредством измерений электрических величин.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1 Техника создания электрических схем
Программа EWB позволяет моделировать электрические схемы различной степени сложности. Для создания электрической схемы посредством программы EWB необходимо иметь в качестве прототипа эскиз предполагаемой схемы (целесообразным будет использование эскизов, подготовленных для каждого пункта содержания выполняемой работы). В соответствии с подготовленным эскизом, на рабочее поле программы из библиотеки компонентов размещаются элементы электрической схемы. Моделирование схем производится в рабочем окне программы (рис.1.1).
Рис.1.1 Рабочее окно программы EWB
В верхнем ряду расположено меню рабочего окна (File, Edit, Circuit, Analysis, Window, Help), ниже представлен ряд команд, выполняющих функцию «горячих клавиш», позволяющих ускорить как моделирование схем, так и некоторые команды меню рабочего окна. Далее следуют пиктограммы, содержащие в себе различные элементы для моделирования электрических схем.
В правом верхнем углу рабочего окна расположен выключатель, запускающий и останавливающий анализ (работу) электрической схемы. Под выключателем находится клавиша Pause, позволяющая в нужный момент приостановить процесс анализа электрической схемы.
Рабочее окно программы, где производится моделирование электрических схем, отделено от ряда пиктограмм разделительной чертой, содержащей в левом углу название файла программы.
Для размещения элементов курсор мыши подводят к соответствующей пиктограмме, содержащей нужный для построения схемы элемент и нажимают один раз на левую кнопку мыши. После чего откроется окно с изображением элементов, имеющихся в данной пиктограмме. Выбранный элемент путем нажатия левой кнопки мыши перетаскивается на рабочее поле. При этом элемент будет выделен красным цветом, свидетельствующем о его активном состоянии. Двукратное нажатие на элемент левой клавиши мыши приводит к открытию диалогового окна, дающего возможность установки требуемых для цепи параметров (напряжения, номинального сопротивления и т.д.).
После размещения элементов производится соединение их выводов с проводниками. Для этого курсор мыши наводится на вывод элемента, после появления черной точки нажимается левая кнопка мыши, появившийся при этом проводник протягивается к выводу следующего элемента до появления черной точки, после чего кнопка мыши отпускается и соединение считается состоявшимся (готовым). Необходимо учесть, что к выводу элемента можно подключить только один проводник. При возникновении необходимости разрыва соединения, либо удаления лишнего элемента, на проводник или выбранный элемент производится однократное нажатие левой кнопки мыши, после чего нажимается клавиша Delete клавиатуры, что приводит к появлению диалогового окна, спрашивающего: действительно ли мы хотим удалить выбранный элемент. Утвердительный ответ – выбранный элемент или проводник удаляется, отрицательный – оставляет схему без изменения. Подключение или удаление контрольно-измерительных приборов производится аналогично.